白崗栓，沙 磊，李晶晶，張 蕊，杜社妮

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西 楊凌712100；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 第五采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗017312；3.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100；4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌712100）

陜北黃土丘陵溝壑區(qū)是黃土高原水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域［1］，隨著退耕還林的持續(xù)進(jìn)行，已成為陜西省第二大優(yōu)質(zhì)蘋果（Malus pumila）生產(chǎn)基地［2］。黃土丘陵溝壑區(qū)蘋果栽培以喬化為主，樹冠高大，可截留降水，減少地表徑流，對(duì)果園水土保持有著積極的意義。葉片吸水能力往往影響樹冠的截留量［3－4］，是植物耐旱性的一個(gè)重要指標(biāo)［5］，但葉片吸附水分較多，易引起病害發(fā)生。不同樹種及相同樹種不同個(gè)體葉片的持水性主要與其生理特征密切相關(guān)［6－7］。熱帶雨林附生與非附生植物葉片對(duì)霧水均具有一定的吸收作用［8－9］。刺槐（Robinia pseudoacacia）、臭椿（Ailanthus altissima）、楊樹（Populus）葉片的吸水量、吸水速率與浸水時(shí)間密切相關(guān)［10］，但有關(guān)蘋果葉片吸水能力未見報(bào)道。測(cè)定蘋果葉片的吸水量及吸水速率，可為樹冠截流及葉片抗病提供分析依據(jù)。

1 采樣園自然概況與研究方法

1.1 采樣園自然概況

采樣園位于陜北黃土丘陵溝壑區(qū)安塞縣縣南溝流域皮塌自然村，海拔1 270～1 290m，坡向南偏東12°，坡度15°。該地年均氣溫8.9℃，≥10℃活動(dòng)積溫3 171.2℃，降水量540mm左右，蒸發(fā)量1 000mm左右，為暖溫帶半干旱氣候區(qū)。該園土壤為黃綿土，厚度90～110m。耕層土壤田間持水量為197.3g／kg，土壤體積質(zhì)量為1.17g／cm3。整地方式為大魚鱗坑，無灌溉條件。

1.2 材料與方法

采樣園主栽品種為富士，授粉品種為秦冠，砧木為新疆野蘋果（Malus sieversii），面積2.1hm2，1986年定植，為盛果期，株行距為4.0m×5.0m，東西行向，品字形栽植。試驗(yàn)樹高410～420cm，樹干直徑18～20cm，冠幅410～440cm，冠層高度320～340cm，開心形。試驗(yàn)樹樹勢(shì)較強(qiáng)，外圍延長(zhǎng)枝長(zhǎng)20～30cm，直徑0.45～0.55cm，前3a平均單株產(chǎn)量為150kg左右。

采樣于2012年7月24日15：0—16：0時(shí)進(jìn)行，天氣晴朗，采樣前7d無降水過程。根據(jù)生物量、枝條的顯著差異程度以及取樣的可行性程度［11］，富士、秦冠各隨機(jī)選取6株，在樹冠外圍中部的延長(zhǎng)枝上選取3～5節(jié)位的完整無損、大小均勻的葉片，保證葉片鮮重在900g左右，裝入密封袋內(nèi)，并立即用1／1 000的電子天平稱其總鮮重。

用1／1 000電子天平將每一品種的葉片分為3等分，按葉片正面、背面和雙面進(jìn)行測(cè)試。葉片正面、

背面吸水是將3層干燥的吸水紙平鋪于長(zhǎng)方形托盤中，將葉片按正面、背面朝上平鋪于干燥吸水紙上，將濕透（用蒸餾水浸濕）、干凈的棉紗布（手輕握出水，提起不滴水）折疊6層后平鋪于葉片上，保證葉片充分吸水；葉片雙面吸水，測(cè)試時(shí)首先將濕透、干凈的棉紗布折疊6層后平鋪于長(zhǎng)方形托盤中，然后將1／2葉片正面朝上、1／2葉片背面朝上平鋪于濕棉紗布上，最后將另一塊濕透、干凈的棉紗布折疊6層后平鋪于葉片上。葉片吸水0～2h采用20min的時(shí)間間隔，2h后采用30min的時(shí)間間隔進(jìn)行稱重。稱重前用干燥的吸水紙將葉片表面水分吸附干凈，并用電熱風(fēng)將葉片正面、背面各吹30s，稱重后再重新吸水，直到葉片質(zhì)量不再增加。葉片吸水量、吸水速率的計(jì)算公式如下：

葉片吸水量（g／g）＝〔吸水葉片鮮重（g）－供試葉片鮮重（g）〕／供試葉片鮮重（g）

葉片最大吸水量（g／g）＝〔吸水葉片最大鮮重（g）－供試葉片鮮重（g）〕／供試葉片鮮重（g）

葉片吸水速率〔g／（g·60min）〕＝葉片吸水量（g／g）／吸水時(shí)間（min）

葉片最大吸水速率〔g／（g·60min）〕＝葉片最大吸水量（g／g）／吸水時(shí)間（min）

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸方程的顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片吸水量

富士葉片正面、背面及雙面的最大吸水量分別為0.498，0.619和0.657g／g，均在0～80min內(nèi)吸水量較大，分別達(dá)到最大吸水量的81.65%，75.06%和82.87%，之后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢上升。富士葉片正面、背面的最大吸水量分別為雙面的75.79%和94.20%，正面極顯著（p＜0.01）低于背面，背面顯著（p＜0.05）低于雙面（圖1）。

秦冠葉片正面、背面及雙面的最大吸水量分別為0.295，0.428，0.494g／g，秦冠葉片背面、雙面在0～60min內(nèi)吸水量分別達(dá)到最大吸水量的94.74%，91.89%，而正面葉片在0～230min內(nèi)變化幅度較小，在0～60min內(nèi)，僅達(dá)到最大吸水量的28.47%。秦冠葉片正面、背面的最大吸水量分別為雙面的59.68%和86.59%，正面極顯著低于背面，背面極顯著低于雙面（圖1）。

圖1 兩個(gè)蘋果品種葉片的吸水量

富士葉片正面、背面及雙面的最大吸水量分別為秦冠葉片的168.88%，144.68%和132.99%，均極顯著高于秦冠。富士、秦冠葉片正面、背面、雙面吸水量與吸水時(shí)間的決定系數(shù)R2均大于0.90，達(dá)到極顯著相關(guān)。

（1）富士葉片吸水量與吸水時(shí)間的關(guān)系。

正面：y＝0.000 5x3－0.016 8x2＋0.189 4x－0.195 3 （R2＝0.988 6）

背面：y＝0.000 3x3－0.011 6x2＋0.151 1x－0.048 5 （R2＝0.997 6）

雙面：y＝0.000 8x3－0.021 0x2＋0.202 9x－0.038 1 （R2＝0.994 5）

（2）秦冠葉片吸水量與吸水時(shí)間的關(guān)系。

正面：y＝－0.000 08x3＋0.002 1x2＋0.013 2x－0.007 9 （R2＝0.979 3）

背面：y＝0.001 4x3－0.034 6x2＋0.272 4x－0.247 9 （R2＝0.943 2）

雙面：y＝0.000 9x3－0.023 0x2＋0.186 8x－0.003 3 （R2＝0.961 4）

2.2 葉片吸水速率

富士蘋果葉片正面、背面、雙面的吸水速率均在吸水0～20min內(nèi)最高，分別為0.045，0.078，0.092 g／（g·60min）。富士蘋果葉片正面、背面的最大吸水速率分別為雙面的48.80%和85.14%，正面極顯著低于背面，背面極顯著低于雙面。富士蘋果葉片背面、雙面的吸水速率在20～40min內(nèi)迅速降低，40～120min內(nèi)緩慢降低，而正面在0～80min在0.030 g／（g·60min）左右震蕩；80～120min降低幅度較大。富士蘋果葉片正面、背面、雙面的吸水速率在120min后維持在較低的水平（圖2）。

圖2 兩個(gè)蘋果品種葉片的吸水速率

秦冠蘋果葉片正面、背面的最大吸水速率均在20～40min內(nèi)最高，分別為0.014和0.050g／（g·60min），雙面的最大吸水速率在0～20min內(nèi)最高，為0.067g／（g·60min）。秦冠蘋果葉片正面、背面的最大吸水速率分別為雙面的21.34%和75.03%，正面極顯著低于背面，背面極顯著低于雙面。秦冠蘋果葉片雙面的吸水速率在20～80min內(nèi)降低較快，背面在40～80min內(nèi)降低較快，之后雙面、背面的吸水速率均維持在較低的水平。秦冠蘋果葉片正面的吸水速率存在兩個(gè)高峰，一是在20～40min，另一在140～200min，與背面、雙面的規(guī)律不同（圖2）。

秦冠蘋果葉片正面、背面、雙面的最大吸水速率均低于富士，分別為富士蘋果的31.62%，63.73%和72.31%，均極顯著低于富士。

富士葉片正面、背面、雙面的吸水速率與吸水時(shí)間的決定系數(shù)R2均大于0.90，達(dá)到極顯著相關(guān)水平。秦冠葉片僅雙面的吸水速率與吸水時(shí)間的決定系數(shù)R2大于0.90，正面的決定系數(shù)R2僅為0.504 6，與吸水時(shí)間相關(guān)程度較低。

（1）富士蘋果葉片吸水速率與吸水時(shí)間的關(guān)系式。

正面：y＝0.000 01x4－0.000 2x3＋0.001 4x2－0.01x＋0.057 2 （R2＝0.900 4）

背面：y＝－0.000 2x3＋0.004 8x2－0.042 4x＋0.136 4 （R2＝0.904 0）

雙面：y＝－0.000 3x3＋0.007 9x2－0.067 0x＋0.189 9 （R2＝0.962 6）

（2）秦冠蘋果葉片吸水速率與吸水時(shí)間的關(guān)系式。

正面：y＝－0.000 03x4＋0.000 8x3－0.007 3x2＋0.026 8x－0.024 7 （R2＝0.504 6）

背面：y＝－0.000 06x3＋0.002 3x2－0.025 7x＋0.090 6 （R2＝0.842 7）

雙面：y＝－0.000 3x3＋0.007 1x2－0.058 7x＋0.154 2 （R2＝0.982 0）

3 討論

自然狀態(tài)下樹木葉片的吸水過程主要受降雨強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、季節(jié)等環(huán)境因素影響［4，9，12］。本研究將蘋果葉片置于濕透的棉紗布下，同一品種葉片正面、背面及雙面的吸水能力主要與葉片結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。葉片正面附有蠟質(zhì)角質(zhì)層，不易吸附水分，且其葉肉細(xì)胞為柵欄組織，細(xì)胞呈圓柱形，排列整齊，水分不易通過；葉片背面附有絨毛，擴(kuò)大了葉片的表面積，易吸附水分，且其葉肉細(xì)胞為海綿組織，細(xì)胞形狀不規(guī)則，排列較疏松，水分易通過；葉片背面氣孔分布密度遠(yuǎn)大于正面，而氣孔是葉片與外界水分交換的主要通道，水分易通過氣孔進(jìn)入葉片，因而葉片正面吸水量、吸水速率較低，背面較高。由于葉片正面、背面均可吸水，因而雙面的吸水量、吸水速率大于背面及正面。兩個(gè)蘋果品種的葉片相比，富士葉片背面絨毛多，葉片正面蠟質(zhì)角質(zhì)層薄，比葉面積大，因而富士葉片正面、背面、雙面的吸水量、吸水速率均高于秦冠。

測(cè)試前7d沒有降水過程，采樣又在午后，葉片的含水量處于虧損狀態(tài)，因而富士、秦冠葉片背面、雙面及富士蘋果葉片正面均在吸水初期，葉片的吸水量、吸水速率高。當(dāng)吸水高峰過后，為了滿足葉片組織的水分飽和，滿足液泡伸長(zhǎng)和葉片內(nèi)含物的一些生化反應(yīng)，葉片繼續(xù)吸水，但需水量少，故其吸水速率顯著降低。由于秦冠蘋果葉片正面的蠟質(zhì)角質(zhì)層厚，比葉面積小，因而其葉片正面的吸水速率緩慢增加，吸水高峰不大明顯。

富士、秦冠葉片的吸水量、吸水速率與吸水時(shí)間的關(guān)系與西雙版納地區(qū)附生與非附生植物葉片和黃土丘陵溝壑區(qū)刺槐、臭椿、楊樹葉片的吸水規(guī)律基本相同［9－10］，但富士、秦冠葉片的吸水量、吸水速率與吸水時(shí)間呈多項(xiàng)式關(guān)系，而附生與非附生植物、刺槐、臭椿、楊樹呈自然對(duì)數(shù)或冪指數(shù)關(guān)系，這可能與附生與非附生植物的葉片測(cè)試時(shí)采用噴霧法供水，刺槐、臭椿、楊樹的葉片采用浸水法供水，而富士、秦冠葉片采用濕透的棉紗布供水有關(guān)。

濕透的棉紗布供水條件下蘋果葉片的吸水量、吸水速率可反映其在實(shí)際降雨過程中潛在的吸水能力，富士蘋果葉片的吸水量較大、吸水速率較高，說明富士蘋果葉片對(duì)降雨的吸附作用大，降低雨滴對(duì)地表土壤的打擊力強(qiáng)，水土保持功能應(yīng)較大，但葉片吸水量大，吸水速率高，易引起葉片病害的發(fā)生。一般情況下蘋果葉片正面的病害發(fā)生較背面少，應(yīng)與正面的吸水量小且吸水速率較低有密切關(guān)系。富士蘋果葉片的早期落葉病（Diplocarpon mali或Marssonina mali；Alternaria alternaria f.sp mali ；Diplocarpon mali harada et sawamura或Phyllosticta pirina；Phyllosticta solitaria）、銹 病 （Gymnosporangium yamadai）等病害較秦冠蘋果易發(fā)生，與其葉片的吸水速率高，吸水量大應(yīng)有一定的關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）在濕透棉紗布供水及干燥吸水紙吸水條件下，富士、秦冠蘋果葉片正面、背面、雙面的吸水量均隨吸水時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，吸水速率則降低，與吸水時(shí)間呈顯著性相關(guān)。

（2）富士蘋果葉片正面、背面、雙面在0～80min吸水量、吸水速率較大，秦冠蘋果葉片背面、雙面在0～60min吸水量、吸水速率較大，正面在0～240min內(nèi)變化緩慢。兩個(gè)品種葉片正面、背面、雙面的最大吸水量及吸水速率均表現(xiàn)為雙面最高，背面居中，正面最低。

（3）富士蘋果葉片正面、背面、雙面的最大吸水量、最大吸水速率均高于秦冠蘋果葉片。

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